KR20160048903A - High temperature superconductor tape with alloy metal coating - Google Patents

High temperature superconductor tape with alloy metal coating Download PDF

Info

Publication number
KR20160048903A
KR20160048903A KR1020167008055A KR20167008055A KR20160048903A KR 20160048903 A KR20160048903 A KR 20160048903A KR 1020167008055 A KR1020167008055 A KR 1020167008055A KR 20167008055 A KR20167008055 A KR 20167008055A KR 20160048903 A KR20160048903 A KR 20160048903A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
superconductor
alloy
tape
copper
Prior art date
Application number
KR1020167008055A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
코니에 피. 왕
파울 설리반
파울 머피
카세인 디. 테클레트사딕
바라트와지 라마크리쉬난
Original Assignee
베리안 세미콘덕터 이큅먼트 어소시에이츠, 인크.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 베리안 세미콘덕터 이큅먼트 어소시에이츠, 인크. filed Critical 베리안 세미콘덕터 이큅먼트 어소시에이츠, 인크.
Publication of KR20160048903A publication Critical patent/KR20160048903A/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • H01B1/026Alloys based on copper
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/0026Apparatus for manufacturing conducting or semi-conducting layers, e.g. deposition of metal
    • H01L39/16
    • H01L39/2419
    • H01L39/2422
    • H01L39/248
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00Superconducting devices
    • H10N60/01Manufacture or treatment
    • H10N60/0268Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00Superconducting devices
    • H10N60/01Manufacture or treatment
    • H10N60/0268Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
    • H10N60/0296Processes for depositing or forming superconductor layers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00Superconducting devices
    • H10N60/01Manufacture or treatment
    • H10N60/0268Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
    • H10N60/0801Processes peculiar to the manufacture or treatment of filaments or composite wires
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00Superconducting devices
    • H10N60/30Devices switchable between superconducting and normal states
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B12/00Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines
    • H01B12/02Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines characterised by their form
    • H01B12/06Films or wires on bases or cores
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12535Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.] with additional, spatially distinct nonmetal component
    • Y10T428/12611Oxide-containing component
    • Y10T428/12618Plural oxides
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/31504Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31678Of metal

Abstract

일 실시예에서 초전도체 테이프는 복수개의 층들을 포함하는 기판, 기판 위에 배치된 배향된 초전도체 층, 및 초전도체 층 위에 배치된 합금 코팅을 포함하되, 합금 코팅은 하나 이상의 금속 층들을 포함하고 적어도 하나의 금속 층은 금속 합금을 포함한다.In one embodiment, a superconductor tape comprises a substrate comprising a plurality of layers, an oriented superconductor layer disposed over the substrate, and an alloy coating disposed over the superconductor layer, wherein the alloy coating comprises one or more metal layers and comprises at least one metal The layer comprises a metal alloy.

Description

합금 금속 코팅을 갖는 고온 초전도체 테이프 {HIGH TEMPERATURE SUPERCONDUCTOR TAPE WITH ALLOY METAL COATING}HIGH TEMPERATURE SUPERCONDUCTOR TAPE WITH ALLOY METAL COATING BACKGROUND OF THE INVENTION [0001]

본 실시예들은 초전도 재료들에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 초전도 테이프 및 그에따른 제조 기술들에 관한 것이다. The present embodiments relate to superconducting materials, and more particularly, to superconducting tapes and their manufacturing techniques.

초전도 와이어들 또는 테이프들이 77 K 이상의 임계 온도 TC를 가질 수 있는 고온 초전도 (HTc) 재료들에 기반하여 개발되어 왔고, 액체 질소에 의해 냉각되는 극저온 시스템들에서의 그것들의 사용을 가능하게 한다. 어떤 애플리케이션들에서, 예컨대 초전도 한류기 (SCFCL)에 사용에서, 고온 초전도 (HTS) 테이프들은 초전도 층이 비-초전도 상태로의 전환을 겪는 고장의 경우에 고온 과도출력(high temperature excursion)을 경험할 수 있다. Superconducting wires or tapes have been developed based on high temperature superconducting (HTc) materials that can have a critical temperature TC of at least 77 K and enable their use in cryogenic systems that are cooled by liquid nitrogen. In some applications, such as in a superconducting fault current limiter (SCFCL), high temperature superconducting (HTS) tapes can experience high temperature excursion in the event of a superconducting layer undergoing a transition to a non-superconducting state have.

SCFCL에서 고장이 발생한 때, 초전도 층에 의해 획득되는 제한된 저항 때문에, SCFCL의 정상 동작하에서 초전도체 층을 통하여 거의 배타적으로 전도되는 전류는 초전도체 층, 전형적으로 현재의-저항성의 초전도체 층보다 더 낮은 저항을 제공하는 층들과 접촉하는 금속 층들로 우회된다. 고장 상태동안에 금속 층들을 통과하는 전류는 HTS 테이프에 400℃ 또는 그 이상까지의 온도를 생성하는 저항성의 가열을 유발할 수 있다. 고온들의 결과로서, 금속 층들의 성능 저하(degradation) 및 HTS 테이프의 수명 감소로 이어지는 금속 표면들이 거칠어지는 것(roughening) 뿐만 아니라 산화가 로컬 스팟들 또는 금속 층 계면에서 발생할 수 있다. Due to the limited resistance acquired by the superconducting layer when a fault occurs in the SCFCL, the current that is almost exclusively conducted through the superconductor layer under the normal operation of the SCFCL results in a lower resistance than the superconductor layer, typically a current-resistant superconductor layer Lt; RTI ID = 0.0 > metal layers < / RTI > The current passing through the metal layers during a fault condition can cause resistive heating to produce temperatures up to 400 DEG C or higher on the HTS tape. As a result of the high temperatures, oxidation may occur at the local spots or at the metal layer interface as well as roughening of the metal surfaces leading to degradation of the metal layers and reduction of the lifetime of the HTS tape.

반면에, 초전도체 테이프의 길이를 따라서의 상당한 전압 강하의 효과를 위하여, HTS 테이프에 금속 층들의 시트 저항을 증가시키는 것이 바람직할 수 있다. 비록 이것은 원칙적으로 금속 층 예컨대 구리의 두께를 감소시킴으로써 성취될 수 있지만, 축소된 두께는 HTS 테이프 수명을 단축시킬 수 있는 다른 성능저하 또는 응집(agglomeration)에 증가된 자화율로 이어질 수 있다. 본 개선들이 요구되는 여러 고려사항들에 대한 것이다. On the other hand, for the effect of a significant voltage drop along the length of the superconductor tape, it may be desirable to increase the sheet resistance of the metal layers on the HTS tape. Although this can in principle be achieved by reducing the thickness of the metal layer, such as copper, the reduced thickness can lead to other performance degradations or increased susceptibility to agglomeration which can shorten the HTS tape life. These improvements are about the various considerations that are required.

이 요약은 이하에의 상세한 설명에서 추가로 설명되는 엄선한 개념들을 간략화된 형태로 소개하기 위해 제공된다. 이 요약은 청구된 내용의 주요 특징들 또는 핵심 특징들을 식별하도록 의도되지 않으며, 또한 청구된 내용의 범위를 결정하는데 보조수단으로서 의도되지도 않는다. This summary is provided to introduce a selection of concepts, which are further described in the following detailed description, in a simplified form. This summary is not intended to identify key features or key features of the claimed subject matter, nor is it intended as an aid in determining the scope of the claimed subject matter.

일 실시예에서, 초전도체 테이프는 복수개의 층들을 포함하는 기판, 상기 기판 위에 배치된 배향된 초전도체 층, 및 상기 초전도체 층 위에 배치된 합금 코팅을 포함하되, 상기 합금 코팅은 하나 이상의 금속 층들을 포함하고 적어도 하나의 금속 층은 금속 합금을 포함한다. In one embodiment, a superconducting tape comprises a substrate comprising a plurality of layers, an oriented superconductor layer disposed over the substrate, and an alloy coating disposed over the superconductor layer, wherein the alloy coating comprises one or more metal layers The at least one metal layer comprises a metal alloy.

추가 실시예에서, 초전도체 테이프를 형성하는 방법은 테이프 기판 위에 배향된 초전도체 재료를 포함하는 초전도체 층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 테이프 기판 및 초전도체 재료는 그것들사이에 제 1 계면(interface)을 정의한다. 상기 방법은 상기 초전도체 층 위에 합금 코팅을 형성하는 단계를 더 포함하되, 상기 합금 코팅 및 초전도체 층은 상기 제 1 계면에 반대쪽에 제 2 계면을 정의하고, 및 상기 합금 코팅은 하나 이상의 금속 층들을 포함하고 적어도 하나의 금속 층은 금속 합금을 포함한다.In a further embodiment, a method of forming a superconductor tape comprises forming a superconductor layer comprising a superconductor material oriented on a tape substrate, wherein the tape substrate and the superconductor material define a first interface therebetween do. The method further includes forming an alloy coating on the superconductor layer, wherein the alloy coating and the superconductor layer define a second interface opposite the first interface, and the alloy coating comprises one or more metal layers And the at least one metal layer comprises a metal alloy.

도 1은 일 실시예에 따른 전류 제한 시스템을 도시한다;
도 2a는 합금 코팅을 갖는 코팅된 초전도체 테이프의 실시예를 도시한다;
도 2b는 도 2a의 실시예의 일 변형예를 도시한다;
도 2c는 도 2a의 실시예의 다른 변형예를 도시한다;
도 3a는 이중층(bilayer) 합금 코팅의 일 실시예를 도시한다;
도 3b는 이중층 합금 코팅의 다른 실시예를 도시한다;
도 3c는 이중층 합금 코팅의 추가 실시예를 도시한다;
도 4a는 정상 상태들하에서 이중층 합금 코팅을 갖는 코팅된 초전도체 테이프의 동작을 위한 시나리오를 도시한다;
도 4b는 고장 상태 동안에 도 4a의 코팅된 초전도체 테이프내 전도성 산화물의 형성을 위한 하나의 시나리오를 도시한다;
도 4c는 고장 상태 동안에 도 4a의 코팅된 초전도체 테이프내 전도성 산화물의 형성을 위한 다른 시나리오를 도시한다;
도 5는 Ag-Zr 계를 위한 이성분 위상 다이어그램(binary phase diagram)을 도시한다.
1 illustrates a current limiting system according to one embodiment;
Figure 2a shows an embodiment of a coated superconducting tape having an alloy coating;
Figure 2b shows a variant of the embodiment of Figure 2a;
Figure 2c shows another variant of the embodiment of Figure 2a;
Figure 3a illustrates one embodiment of a bilayer alloy coating;
Figure 3b illustrates another embodiment of a dual layer alloy coating;
Figure 3c shows a further embodiment of a dual layer alloy coating;
Figure 4a illustrates a scenario for the operation of a coated superconducting tape having a dual layer alloy coating under steady state conditions;
Figure 4b illustrates one scenario for the formation of a conductive oxide in the coated superconductor tape of Figure 4a during a fault condition;
Figure 4c shows another scenario for the formation of a conductive oxide in the coated superconductor tape of Figure 4a during a fault condition;
Figure 5 shows a binary phase diagram for an Ag-Zr system.

이제, 본 개시는 일부 실시예들이 도시되어 있는 첨부한 도면들을 참조하여 이하에서 더욱 완전하게 설명될 것이다. 그러나, 본 개시의 내용은 상이한 많은 형태들로 구현될 수도 있으며, 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 한정되는 것으로 이해되지 않아야 한다. 오히려, 이러한 실시예들은 본 개시가 철저하고 그리고 완벽하도록 하기 위해, 그리고 당업자들에게 본 주제의 범위를 충분히 전달되도록 하기 위해 제공된다. 도면들에서, 같은 번호들은 명세서 전반에 걸쳐 같은 엘리먼트들을 나타낸다.The present disclosure will now be described more fully hereinafter with reference to the accompanying drawings, in which certain embodiments are shown. However, the content of this disclosure may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the subject matter to those skilled in the art. In the drawings, like numerals denote like elements throughout the specification.

앞서 언급한 초전도체 테이프들에서의 일부 결함들을 다루기 위해서, 초전도체 테이프들을 위한 개선된 구조 뿐만 아니라 초전도체 테이프들을 형성하기 위한 개선된 기술들을 제공하는 실시예들이 본 출원에 설명된다. 이들 실시예들은 특별히 테이프들이 한류기들에 포함되는 AC 전압에 종속되는 초전도체 테이프들의 애플리케이션들 및 다른 애플리케이션들에 적합할 수 있다. In order to address some of the deficiencies in the above-mentioned superconductor tapes, embodiments providing improved techniques for forming superconductor tapes as well as improved structures for superconductor tapes are described in the present application. These embodiments may be particularly suitable for applications of superconductor tapes and other applications where the tapes are subject to an AC voltage included in the current limiters.

이 상황을 다루기 위해서, 본 실시예들은 특별히 하나 이상의 금속 합금 층들을 함유하는 합금 코팅을 포함하는 초전도체 테이프 구조들을 제공한다. 특별히, 금속 합금 (본 출원에 또한 간단히 “합금(alloy)”으로 지칭되는) 코팅이 초전도체 층과 접촉하여 배치된다. 이하에서 상세하게 설명될, 합금 코팅내 합금 층(들)은 그 중에서도, 고장 상태 동안에 “번아웃(burnout)”에 개선된 내성, 증가된 시트 저항(sheet resistance), 및 하지의 초전도체 층의 개선된 특성들을 포함하는 초전도체 테이프의 개선된 강건성을 제공한다. To address this situation, the embodiments provide superconductor tape structures that include an alloy coating that specifically includes one or more metal alloy layers. In particular, a metal alloy (also referred to herein as simply " alloy ") coating is disposed in contact with the superconductor layer. The alloy layer (s) in the alloy coating, which will be described in detail below, is particularly useful for improved resistance to " burnout " during a fault condition, increased sheet resistance, Lt; RTI ID = 0.0 > superconducting < / RTI >

본 출원에서 사용되는 용어 “합금(alloy)”은 하나 이상의 다른 원소(element)들, 예컨대 하나 이상의 추가 금속 원소를 갖는 금속 혼합물(mixture)을 지칭한다. 합금은 단일 상(single phase)을 형성하는 두개 이상의 원소들의 고용체(solid solution); 각각이 두개 이상의 원소들의 고용체일 수 있는 두개 이상의 상들의 혼합물; 하나 이상의 금속간 화합물(intermetallic compound)들; 또는 상기의 임의의 조합의 혼합물로 구성될 수 있다. 금속간 화합물은 구성 원소들의 비율이 변하지 않는 “라인(line)” 화합물일 수 있으나, 그러나 구성 원소들의 비율이 변하는 화합물일 수 있다. 아래의 논의에서, 합금 원소들의 적절한 선택에 의해 어떻게 바람직한 초전도체 테이프 특성들의 조합이 맞추어질 수 있는지에 관한 예들이 제시된다. 이하에서 본 출원에 개시된 합금 코팅들은 적어도 하나의 합금 층을 포함하고, 단일 합금 층, 단일 합금 층 및 추가의 비-합금 층(들), 다수의 합금 층들 및 다수의 비-합금 층들, 및 등등을 함유할 수 있다. 실시예들에서 단일 원소와 합금된 은 또는 구리 층들의 예들을 따르는 것이 다양한 합금 엘리먼트들을 위해 제공된다. 그러나, 본 실시예들은 두개 이상의 이런 합금 원소들이 재료 예컨대 구리 또는 은과 합금되는 합금들을 포함한다. The term " alloy " as used in this application refers to one or more other elements, such as a metal mixture having one or more additional metal elements. The alloy may be a solid solution of two or more elements forming a single phase; A mixture of two or more phases, each of which may be a solid solution of two or more elements; One or more intermetallic compounds; Or a mixture of any of the above. An intermetallic compound may be a " line " compound in which the proportion of constituent elements is unchanged, but may be a compound in which the proportion of constituent elements varies. In the discussion that follows, examples are presented of how a suitable combination of superconductor tape characteristics can be matched by appropriate selection of alloying elements. The alloy coatings disclosed herein include at least one alloy layer and may include a single alloy layer, a single alloy layer and a further non-alloy layer (s), a plurality of alloy layers and a plurality of non-alloy layers, ≪ / RTI > In embodiments, following the examples of silver or copper layers alloyed with a single element is provided for various alloy elements. However, the embodiments include alloys in which two or more of these alloying elements are alloyed with a material such as copper or silver.

도 1은 개시의 실시예들을 따르는 초전도 한류기 (SCFCL) 시스템 (100)의 아키텍처를 도시한다. SCFCL 시스템 (100)은 이하의 설명과 관련하여 본 출원에서 언급된 다른 것을 제외하고는 통상의 SCFCL일 수 있는 SCFCL (102)을 포함한다. SCFCL 시스템 (100)은 다양한 실시예들에 따라 배열된 초전도 테이프들을 함유하는 보호 엘리먼트 (106)를 더 포함한다. SCFCL (102)는 부하 전류(load current)를 전도하기 위해 디자인된 전송 라인 (108)과 직렬로 배열된다. 정상 동작 모드하에서 부하 전류는 SCFCL 시스템 (100)을 주기적으로, 간헐적으로, 또는 연속적으로 통과 지나갈 수 있다. 정상 동작 모드에서의 부하 전류는 초전도체 엘리먼트들 (104)이 초전도 상태에 남아있고 따라서 부하 전류가 SCFCL (102)를 통과하여 지나갈 때 제로(0) 저항을 갖는 초전도체 엘리먼트(104)들을 통과하는 부하 전류를 전송하는 전류 레벨을 나타낸다. 따라서, 부하 전류는 정상 상태 금속들 및 연결 지점들을 포함하는 저항성의 지점들을 포함하는 SCFCL을 통하여 상대적으로 더 낮은 저항으로 전송된다. Figure 1 illustrates the architecture of a superconducting fault current limiter (SCFCL) system 100 according to embodiments of the disclosure. The SCFCL system 100 includes a SCFCL 102, which may be a conventional SCFCL, except as noted in this application with respect to the following description. The SCFCL system 100 further includes a protective element 106 containing superconducting tapes arranged in accordance with various embodiments. The SCFCL 102 is arranged in series with a transmission line 108 designed to conduct a load current. Under normal operating mode, the load current may pass periodically, intermittently, or continuously through the SCFCL system 100. The load current in the normal operating mode is such that the load current passing through the superconductor elements 104 having a zero resistance when the superconductor elements 104 remain in the superconducting state and thus the load current passes through the SCFCL 102 Lt; / RTI > Thus, the load current is transmitted with a relatively lower resistance through the SCFCL, which includes resistive points including steady state metals and connection points.

초전도체 엘리먼트들 (104)은 (HTc) 테이프들을 이용하여 제조된다. 백그라운드로서, HTc 테이프를 제조하기 위해 사용되는 초전도체 재료의 임계 온도 아래인 전형적으로 액체 질소 비등점 (77 K)로 디바이스 예컨대 SCFCL가 냉각되는 상황들에서 HTc 테이프가 사용된다. SCFCL는 전기 전류가 테이프가 제조되는 초전도체 재료 및 테이프 기하학적 구조의 함수인 임계 전류 (Jc) )보다 작을 때 초전도체 (HTc) 테이프를 통하여 저항없이 전기 전류를 전송한다. 고장 상태들하에서, SCFCL (102)을 통하여 전도되는 전기 전류가 서지(surge)를 경험하고, Jc를 초과하고 초전도체 재료를 제한 상태 저항(finite state resistance)으로 변환시키고 그리고 언급된대로 전류를 금속 컨택 층들을 통하여 우회시킨다. 통상의 HTc 테이프 구조들에서, 전류가 금속 컨택 층들을 통하여 우회될 때 고장동안에 방출하는 고온들은 금속 원자 확산, 입자 성장(grain growth), 열적으로 유도된 응력(stress) - 이들 프로세스들은 층 응집(layer agglomeration), 보이드(void)들의 생성, 불연속들로 귀결될 수 있다 -을 일으키는 금속 층(들)의 마이크로구조를 변형시킬 수 있다. 추가하여, 고장이 발생할 때 환경(ambient)에 의존하여, 금속 층의 산화가 발생할 수 있다. 이런 집합의 현상들은 또한 “번아웃”으로 본 출원에 언급되고 단일 고장 이벤트 후에 또는 다수의 고장 이벤트들 후에 발생할 수 있다. The superconductor elements 104 are fabricated using (HTc) tapes. As background, HTc tapes are used in situations where a device, such as a SCFCL, is cooled, typically at a liquid nitrogen boiling point (77 K) below the critical temperature of the superconductor material used to make the HTc tape. SCFCL transmits electrical current through a superconductor (HTc) tape without resistance when the electric current is less than the critical current (Jc), which is a function of the superconductor material and tape geometry in which the tape is made. Under fault conditions, the electrical current conducted through the SCFCL 102 experiences a surge, exceeds the Jc and converts the superconductor material to a finite state resistance, Detour through layers. In conventional HTc tape structures, the high temperatures released during a failure when current is diverted through metal contact layers include metal atom diffusion, grain growth, thermally induced stress, (s) of the metal layer (s) causing the formation of voids, layer agglomeration, and discontinuities. In addition, depending on the ambient when failure occurs, oxidation of the metal layer may occur. This set of phenomena may also be referred to in this application as " burn out " and may occur after a single fault event or after a number of fault events.

본 실시예들에 따라, 초전도체 엘리먼트들 (104)을 구성하기 위해 사용되는 금속 코팅들은 번아웃에 대한 개선된 내성을 갖는 적어도 하나의 합금 층을 포함한다. 다양한 실시예들에서 합금 층은 초전도체 테이프의 안쪽 초전도체 층을 둘러싸는 금속 층들을 갖는 코팅된 도전체 구조 부분을 형성한다. 도 2a는 초전도체 층 (204)이 이하에서 설명되는 다수의 층들을 포함하는 기판 (202) 위에 배치되는 초전도체 테이프 (200)의 일 실시예를 도시한다. 그것의 구성 층들 때문에 기판 (202)은 고도로 배향된 초전도체 층의 성장을 위한 템플레이트(template)를 형성한다. 본 출원에서 사용되는 용어들 “배향된(oriented)” 또는 “고도로 배향된(highly oriented)”은 하나 결정학상의 축이 단일 방향에 평행하게 놓여있는 고도의 이축(bi-axial) 배향과 같은 고도의 결정학상의 방위를 갖는 특성을 지칭한다. 초전도체 층 (204)을 위한 적절한 재료는 예를 들어, ReBa2Cu3O7 -x 여기서 R은 희토류 원소이다, 또는 Bi2Sr2Can - 1CunO4 +2n+x를 포함한다. 이들 족(family)들의 재료들의 각각은 조성물(composition)들의 임계 온도 (TC) 및 임계 전류 성능이 액체 질소 온도에서 동작되는 전류 리미터에서 사용하기에 적절한 임의 조성물들을 포함한다. 전류 예컨대 초전도체 층 (204)이 비-초전도 상태로 전환되는 고장 상태 동안에 발현할 수 있는 일시적인 고장 전류를 전도하도록 구성된 합금 코팅 (206)이 초전도체 층 (204) 위에 배치된다. 이하에서 상세하게 설명될, 합금 코팅 (206)의 조성물 및/또는 마이크로 구조는 합금 코팅 (206)이 초전도체 테이프들 예컨대 은 또는 구리에서 사용되는 통상의 금속 층 또는 층들의 스택(stack)보다 번아웃(burnout)에 더 내성이 있다는 것이다. 다양한 실시예들에서, 합금 코팅은 초전도체 테이프 (200) 둘레에 연장될 수 있어서 합금 코팅 (206)의 재료와 동일한 재료일 수 있는 코팅 (210)이 초전도체 층 (204)이 배치된 반대 측면상의 기판 (202)에 인접하여 배치된다. 이는 초전도체 층 (204) 및 기판 (202)이 합금 재료에 의해 둘러싸이는 구조로 귀결된다. 그러나, 이하의 도면들에서는, 명확성을 위하여 코팅 (210)이 생략된다. According to these embodiments, the metal coatings used to construct the superconductor elements 104 include at least one alloy layer with improved resistance to burnout. In various embodiments, the alloy layer forms a coated conductor structure portion having metal layers surrounding the inner superconductor layer of the superconductor tape. 2A shows an embodiment of a superconductor tape 200 in which a superconductor layer 204 is disposed on a substrate 202 comprising a plurality of layers as described below. Due to its constituent layers, the substrate 202 forms a template for the growth of a highly oriented superconductor layer. The terms " oriented " or " highly oriented ", as used in the present application, are intended to encompass all types of orientations, such as high bi-axial orientations in which one crystallographic axis lies parallel to a single direction. Refers to a characteristic having a crystallographic orientation. Suitable materials for the superconductor layer 204 include, for example, ReBa 2 Cu 3 O 7 -x where R is a rare earth element or Bi 2 Sr 2 Ca n - 1 Cu n O 4 + 2n + x . Each of the materials in these families includes any composition suitable for use in a current limiter in which the critical temperature (TC) of the compositions and the critical current performance are operated at liquid nitrogen temperature. An alloy coating 206 is disposed over the superconductor layer 204 that is configured to conduct a transient fault current that can manifest during current, e.g., a fault condition in which the superconductor layer 204 is switched to a non-superconducting state. The composition and / or microstructure of the alloy coating 206, which will be described in more detail below, is such that the alloy coating 206 has an out-of-phase (or out) appearance over the stack of conventional metal layers or layers used in superconductor tapes such as silver or copper which is more resistant to burnout. In various embodiments, an alloy coating may be applied to the substrate 210 on the opposite side where the superconductor layer 204 is disposed, such that the coating 210, which may extend around the superconductor tape 200 and which may be the same material as the material of the alloy coating 206, (202). This results in a structure in which the superconductor layer 204 and the substrate 202 are surrounded by an alloying material. However, in the following figures, the coating 210 is omitted for clarity.

도면들 2b 및 2c는 초전도체 층 (204), 이들 재료는 큰 임계 전류를 나타내는 YBa2Cu3O7 - x 인 초전도체 테이프 (200)의 변형예들을 제시한다. 도 2b의 실시예에서 기판 (202)은 베이스(base) 금속 합금 층 (210), 베이스 금속 합금 층 (210) 위에 배치된 Y2O3 층 (212), Y2O3 층 (212) 위에 배치된 이트륨 안정화 지르코니아 (YSZ) 층 (214), 및 YSZ 층 (214) 위에 배치된 CeO2 층 (216)을 포함한다. 도면들 2b, 2c에 구체적으로 예시된 바와 같이, 베이스 금속 합금 층 (210)을 위한 적절한 재료의 예들은 니켈계 합금들 예컨대 Hastealloy C-276를 포함한다. 그러나, 다른 금속 합금이 또한 사용될 수 있다. CeO2 층 (216)은 그 위에 초전도체 층 (204)이 배치되는 층을 나타낸다. Figures 2b and 2c superconductor layer 204, these materials YBa 2 Cu 3 O 7 showing a large critical current - proposes the modification of the superconducting tape x 200. 2B, the substrate 202 may include a base metal alloy layer 210, a Y 2 O 3 layer 212 disposed over the base metal alloy layer 210, a Y 2 O 3 layer 212 over the Y 2 O 3 layer 212, A deposited yttrium stabilized zirconia (YSZ) layer 214, and a CeO 2 layer 216 disposed over the YSZ layer 214. Examples of suitable materials for the base metal alloy layer 210, as specifically illustrated in Figures 2b and 2c, include nickel-based alloys such as Hastealloy C-276. However, other metal alloys may also be used. The CeO 2 layer 216 represents the layer on which the superconductor layer 204 is disposed.

도 2c의 예에서, 기판 (202)은 베이스 금속 합금 층 (210), Al2O3/Y2O3 버퍼 층 (221), 이온 빔-보조 증착에 의해 형성된 MgO 층 (IBAD MgO (222)), IBAD MgO (222) 위에 배치된 호모에피택셜 MgO 층 (224), 및 에피택셜 LaMnO3 (LMO)) 층 (226)을 포함한다. 에피택셜 LMO 층 (226)은 그 위에 초전도체 층 (204)이 배치되는 층을 나타낸다. 각각의 경우에, 그 위에 초전도체 층 (204)인 YBa2Cu3O7 -x가 있는 산화물 층이 이-축 방향으로 텍스쳐드(textured)될 수 있어서 YBa2Cu3O7 - x인 초전도체 층 (204)은 높은 임계 전류 성능을 갖는 에피택셜 층으로 형성된다. 특히 실시예들은 도면들 2b 및 2c에 도시된 특정 필름 스택들에 제한되지 않는다. In the example of FIG. 2C, the substrate 202 comprises a base metal alloy layer 210, an Al 2 O 3 / Y 2 O 3 buffer layer 221, an MgO layer (IBAD MgO 222) formed by ion beam- ), A homoepitaxial MgO layer 224 disposed over IBAD MgO 222, and an epitaxial LaMnO 3 (LMO) layer 226. The epitaxial LMO layer 226 represents a layer on which the superconductor layer 204 is disposed. In each case, above the oxide layer with the YBa 2 Cu 3 O 7 -x superconductor layer 204 is-to be able to be axially textured (textured) YBa 2 Cu 3 O 7-x superconductor layer of RTI ID = 0.0 > 204 < / RTI > is formed of an epitaxial layer with high threshold current performance. In particular, embodiments are not limited to the specific film stacks shown in Figures 2b and 2c.

다양한 실시예들에서, 초전도체 테이프 (200)은 초전도체 테이프의 센티미터 폭 당 약 1000 Amps (A)만큼 높은 임계 전류를 지원하도록 디자인된다. 다시 도 2a를 참조하여 초전도체 테이프 폭 d테이프는 도시된 직교 좌표계 시스템에 대하여 Y 방향에 있는 전류 흐름의 방향에 대하여 수직 방향에 있는 초전도체 테이프 (200)의 크기를 반영한다. 약 1 마이크로미터의 층 두께 (Z 방향을 따라서)에 대하여, 1000 A/cm 폭의 임계 전류는 107 Amp/cm2의 임계 전류 밀도에 상당한다. 높은 임계 전류 성능을 지원하기 위해서, 초전도체 테이프 (200)는 고장 상태 동안에 발생할 수 있는 높은 전류 서지(current surge)을 지원하도록 구성된다. 예를 들어, 초전도체 테이프 (200)의 d테이프가 약 1 cm인 실시예들에서, 초전도체 층 (204)이 비-초전도 상태로 전환되기 전에 전류 밀도는 1000A (및 고장 상태상에서는 일시적으로 훨씬 더 높을 수 있는)를 초과할 수 있고, 그렇게 함으로써 합금 코팅 (206)을 통하여 전류를 우회시킨다. 따라서, 다양한 실시예들에서, 합금 코팅 (206)은 최소 1000 A에서 초과되는 전류 과도출력(current excursion)들을 견디도록 디자인된다. In various embodiments, the superconductor tape 200 is designed to support a threshold current as high as about 1000 Amps (A) per centimeter width of the superconductor tape. Referring again to FIG. 2A, the superconductor tape width d tape reflects the size of the superconductor tape 200 in a direction perpendicular to the direction of current flow in the Y direction with respect to the illustrated Cartesian coordinate system. For a layer thickness of about 1 micrometer (along the Z direction), a critical current of 1000 A / cm width corresponds to a critical current density of 10 7 Amp / cm 2 . To support high threshold current performance, the superconductor tape 200 is configured to support a high current surge that can occur during a fault condition. For example, in embodiments where the d- tape of the superconductor tape 200 is about 1 cm, the current density may be 1000 A (and temporarily higher in the faulted state before the superconductor layer 204 is switched to the non- ), Thereby bypassing the current through the alloy coating 206. Thus, in various embodiments, the alloy coating 206 is designed to withstand current excursions exceeding a minimum of 1000 A.

일부 실시예들에서, 합금 코팅 (206)은 합금으로 구성된 적어도 하나의 층을 포함하는 이중층 스택(bilayer stack)이다. 도면들 3a, 3b 및 3c는 합금-함유 이중층 스택을 갖는 초전도체 테이프의 변형예들을 제시한다. 도 3a에서, 기판 (302) 위에 배치된 초전도체 층 (304)를 포함하는 초전도체 테이프 (300)의 단부 단면도를 도시한다. 이 예에서, 초전도체 층 (304)상에 형성된 이중층 스택 (305)은 합금이 아닌 초전도체 층 위에 배치된 금속 층 (306), 및 금속 층 (306) 위에 배치된 합금 층 (308)을 포함한다. 도 3b에서, 초전도체 층 (304)상에 형성된 이중층 스택 (307)의 변형예를 포함하는 초전도체 테이프 (310) - 초전도체 층 (304)과 접촉하는 금속 층 (312)이 합금인 - 의 단부 단면도가 도시된다. 초전도체 테이프 (310)는 합금이 아닌 금속 층 (312) 위에 배치된 금속 층 (314)을 또한 포함한다. 도 3c에서, 초전도체 층 (304) 상에 형성된 이중층 스택 (309)의 변형예를 포함하는 초전도체 테이프 (320) - 초전도체 층 (304)과 접촉하는 금속 층 (312)이 합금이고 그리고 금속 층 (312) 위에 배치된 합금 층 (308) - 의 단부 단면도가 도시된다.In some embodiments, the alloy coating 206 is a bilayer stack comprising at least one layer of an alloy. Figures 3a, 3b and 3c illustrate variants of a superconducting tape with an alloy-containing bilayer stack. 3A shows an end cross-sectional view of a superconducting tape 300 including a superconductor layer 304 disposed on a substrate 302. FIG. In this example, the bilayer stack 305 formed on the superconductor layer 304 includes a metal layer 306 disposed over the superconductor layer, not the alloy, and an alloy layer 308 disposed over the metal layer 306. 3B is a cross-sectional end view of a superconducting tape 310 comprising a variant of a bilayer stack 307 formed on a superconductor layer 304 - a metal layer 312 in contact with the superconductor layer 304 - Respectively. The superconducting tape 310 also includes a metal layer 314 disposed over a metal layer 312 that is not an alloy. In Figure 3c, a superconductor tape 320 comprising a variant of a double layer stack 309 formed on a superconductor layer 304 - a metal layer 312 in contact with the superconductor layer 304 is an alloy and the metal layer 312 An alloy layer 308 disposed on top of the alloy layer 308.

다양한 실시예들에 에 따른 도면들 3a-3c에 도시된 합금 층들은 도금, 화학적 기상 증착, 또는 물리적 기상 증착을 포함하는 임의의 편리한 방법에 의해 제조될 수 있다. 실시예들은 이 상황에 제한되지 않는다. The alloy layers shown in Figures 3a-3c according to various embodiments can be made by any convenient method including plating, chemical vapor deposition, or physical vapor deposition. Embodiments are not limited to this situation.

도면들 3a-3c에 도시된 초전도체 테이프의 각각의 구성들은 그렇지 않으면, 과잉 온도가 예를 들어 고장 상태 동안에 개별 초전도체 테이프에 발생될 때 일어날 수 있는 번아웃을 줄이는데 효율적이다. 초전도체 층이 이중층 금속 구조 또는 합금 코팅에 의해 커버되는 초전도체 테이프의 일부 실시예들에서, 초전도체 층과 접촉하는 이중층 금속 합금 코팅 내부에 층은 은-함유 층이고, 은-함유 층 위에 배치된 바깥쪽 층은 구리-함유 층이다. 대표적인 구성들에서 은-함유 층은 일 마이크로미터의 수십분의 일에서 약 이 마이크로미터까지의 범위내 두께를 가지고, 구리-함유 층은 5 마이크로미터에서 50 마이크로미터의 범위내 두께를 가진다. 은-함유 층은 초전도체 층과 이중층 금속 스택 사이의 저 컨택 저항을 유지하는데 효율적이다. 은-함유 층은 또한 구리 함유 층과 초전도체 층의 상호확산(interdiffusion)을 방지하는데 효율적인데, 상호확산은 초전도체 층의 초전도 특성들을 저하시킬 수 있다. 반면에, 구리-함유 층은 그것의 큰 두께 및 구리의 저 비저항 때문에 생길 수 있는 임의의 고장 전류의 대부분을 전달하는데 효율적이다. Each of the configurations of the superconductor tapes shown in Figures 3a-3c is otherwise effective to reduce burnout that can occur when an overtemperature is generated on an individual superconductor tape, for example during a fault condition. In some embodiments of the superconductor tape in which the superconductor layer is covered by a bilayer metal structure or alloy coating, the layer inside the dual layer metal alloy coating contacting the superconductor layer is a silver-containing layer and the outer The layer is a copper-containing layer. In typical configurations, the silver-containing layer has a thickness in the range of from a few tens of nanometers to about one micrometer, and the copper-containing layer has a thickness in the range of 5 micrometers to 50 micrometers. The silver-containing layer is effective to maintain a low contact resistance between the superconductor layer and the double layer metal stack. The silver-containing layer is also effective in preventing interdiffusion of the copper-containing layer and the superconductor layer, which can degrade the superconducting properties of the superconductor layer. On the other hand, the copper-containing layer is efficient in delivering most of its fault current, which can be caused by its large thickness and low resistivity of copper.

일부 실시예들에서, 초전도체 테이프의 은 합금 층은 산화 환경하에 전도성 산화물을 형성하는 합금 원소와 제조된다. 이런 합금 층들의 예들은 Ag 및 Sn의 합금들 또는 Ag 및 Zn의 합금들이다. 특별히, 실시예들에서, 이런 합금들을 위한 대표적인 조성물들은 Sn 또는 Zn 중 어느 하나의 약 0.5 mole % 내지 약 30 mole %이다. 상대적으로 더 낮은 농도에서, 각각의 이들 합금들은 은과 단일 상 고용체(single phase solid solution)를 형성한다. 예를 들어, Ag-Zn 이성분계(binary system)은 Zn의 몰분율이 약 25%보다 작을 때 단일 상 면심 입방체 (fcc) 구조를 형성하고, Ag-Sn 이성분계는 Sn의 몰분율이 약 15%보다 작을 때 단일 상을 형성한다. 고장 상태 동안에, 전형적으로 초전도체 테이프를 둘러쌀 수 있는 산화 환경(ambient)과 결합된 초전도체 테이프내 과잉 전류에 의해 발생된 고온들은 은 함유 층의 산화로 귀결될 수 있다. 이들 실시예들에서 Ag-Zn 또는 Ag-Sn 합금 층 각각은 전도성 산화물들을 형성하는 원소들을 함유하기 때문에, 은 합금 층내에서 일어나는 임의의 산화는 그럼에도 불구하고 특별히 하지의 초전도체 층과의 수락할만한 컨택 저항을 유지하는 전도성 층으로 귀결될 수 있다. In some embodiments, the silver alloy layer of the superconductor tape is made of an alloy element that forms a conductive oxide under an oxidizing environment. Examples of such alloy layers are alloys of Ag and Sn or alloys of Ag and Zn. Specifically, in embodiments, typical compositions for such alloys are from about 0.5 mole% to about 30 mole% of either Sn or Zn. At relatively lower concentrations, each of these alloys forms a single phase solid solution with silver. For example, the Ag-Zn binary system forms a single-phase face-centered cubic (fcc) structure when the mole fraction of Zn is less than about 25%, and the Ag-Sn binary system has a mole fraction of Sn of about 15% Form a single phase when small. During a fault condition, high temperatures generated by an excess current in the superconductor tape coupled with an ambient ambient, which typically surrounds the superconductor tape, can result in oxidation of the silver-containing layer. Since each of the Ag-Zn or Ag-Sn alloy layers in these embodiments contains elements that form conductive oxides, any oxidation that occurs within the silver alloy layer will nevertheless result in an acceptable contact resistance with the superficial superconductor layer Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI >

이 점을 예시하기 위해서, 도면들 4a-4c 총괄하여 고장 상태 또는 은 합금 층의 가열을 발생시키는 다른 상태에 의해 야기되는 은 합금 층의 산화에 대한 두개의 상이한 시나리오들을 제시한다. 도 4a에서 테이프가 구리 층, 또는 상층 (축척에 맞추어 도시되지 않음), 예컨대 합금되지 않은 층 (314)를 포함할 수 있는 초전도체 테이프 (400)의 측 단면도가 도시된다. 그러나 다른 실시예들에서, 구리 층은 합금 층일 수 있다. 본 출원에서 사용되는, 다른식으로 명시된 바가 없으면, 용어들 “구리 층(copper layer)” 및 “은 층(silver layer)”은 해당 층의 몰분율이 개별적으로 50% 구리보다 더 크거나 또는 50% 은보다 더 큰 임의의 개별 층을 포함할 수 있다. 따라서, “구리 층”은 순수 구리일 수 있거나 또는 하나 이상의 추가의 원소들 - 그것의 총 몰분율은 구리 층의 50%보다 작은 -을 함유할 수 있다. 초전도체 테이프 (400)는 상이한 실시예들에서 Ag-Zn 또는 Ag-Sn의 고용체로 형성될 수 있는 은 합금 층 (402)를 포함한다. 특별히 실시예들, 은 합금 층 (402)내에 Zn 또는 Sn의 몰분율은 30% 또는 그 미만이다. 초전도체 테이프 (400)는 주변이 극저온 온도 예컨대 액체 질소 온도 (77 K)로 냉각되는 정상 상태들하에서 동작한다. 전기 전류 (404)는 Jc 아래의 전류 레벨에서 초전도체 테이프 (400)를 통하여 전송되어, 초전도체 층 (304)이 초전도 상태에 있고, 전기 전류 (404)는 길이 방향 (방향에 평행한)을 따라서 초전도체 층 (304)내에서 전도된다. 이들 상태들하에서, 전기 전류 (404)는 저항 없이 초전도체 층 (304)을 횡단하고 저항성 가열이 초전도체 테이프 (400)내에서 거의 또는 전혀 일어나지 않는다. To illustrate this point, FIGS. 4a-4c present two different scenarios for the oxidation of a silver alloy layer caused by a collective failure state or other conditions that cause heating of the silver alloy layer. A side cross-sectional view of a superconducting tape 400 in which the tape in Figure 4a may include a copper layer, or an upper layer (not shown to scale), e.g., a non-alloyed layer 314 is shown. However, in other embodiments, the copper layer may be an alloy layer. The terms " copper layer " and " silver layer ", as used in this application, unless otherwise specified, mean that the molar fraction of that layer individually is greater than 50% Lt; / RTI > may comprise any individual layer that is larger than the < RTI ID = 0.0 > Thus, the " copper layer " may be pure copper or it may contain one or more additional elements, the total mole fraction of which is less than 50% of the copper layer. The superconducting tape 400 comprises a silver alloy layer 402 which may be formed of Ag-Zn or Ag-Sn solid solution in different embodiments. In particular embodiments, the molar fraction of Zn or Sn in the alloy layer 402 is 30% or less. The superconducting tape 400 operates under steady-state conditions where the ambient is cooled to a cryogenic temperature, e.g., liquid nitrogen temperature (77 K). The electrical current 404 is transmitted through the superconductor tape 400 at a current level below Jc so that the superconductor layer 304 is in a superconducting state and the electrical current 404 is superconducting along the longitudinal direction Lt; RTI ID = 0.0 > 304 < / RTI > Under these conditions, the electrical current 404 traverses the superconductor layer 304 without resistance and little or no resistive heating occurs within the superconductor tape 400.

도 4b에서 과잉 전류가 초전도체 층 (304)을 비-초전도 상태로 만드는 고장 상태가 발생하여 전기 전류 (406)가 구리 층 (314)내에서 그리고 부분적으로 은 층내에서 전도된다. 전기 전류 (406)는 저항성의 가열을 생성하기에 충분하여 초전도체 테이프 (400)는 높아진 온도에 도달한다. 일부 예들에서, 초전도체 테이프 (400)는 300℃, 400℃, 또는 더 높은 온도에 도달할 수 있다. 이 높아진 온도가 산화된 층 (408)을 생성하는 은 층의 산화를 일으킨다. 은 합금 층 (402)은 주석 또는 아연을 함유하기 때문에, 산화된 층 (408)은 전기적으로 전도상태로 남아 있고, 특별히 계면 (410)에서 수락할만한 컨택 저항을 갖는다. 비록 은 그 자체는 전도성 산화물을 형성하는 것이 가능하지만, 주석 또는 아연의 추가는 보다 더 전도성 층의 형성을 용이하게 할 수 있다.In FIG. 4B, a fault condition occurs in which an excess current turns the superconductor layer 304 into a non-superconducting state, so that the electric current 406 is conducted in the copper layer 314 and partly in the silver layer. The electric current 406 is sufficient to generate resistive heating so that the superconductor tape 400 reaches the elevated temperature. In some instances, the superconducting tape 400 may reach 300 [deg.] C, 400 [deg.] C, or even higher. This elevated temperature causes oxidation of the silver layer that produces the oxidized layer 408. Since the silver alloy layer 402 contains tin or zinc, the oxidized layer 408 remains electrically conductive and has a contact resistance that is particularly acceptable at the interface 410. Although silver itself is capable of forming conductive oxides, the addition of tin or zinc may facilitate formation of a more conductive layer.

도 4c에서 도 4a의 구조에 대하여 고장 상태가 발생하여 전기 전류 (406)가 구리 층 (314)내에서 그리고 부분적으로 은 층내에서 전도되는 다른 시나리오가 도시된다. 이 예에서, 고장 상태 동안에 결과로서 발생하는 높아진 온도는 원래의 은 합금 층 (402), 잔류 층 (414) 에 추가하여 계면 산화물 층(interface oxide layer) (412)으로부터 생성된다. 계면 산화물 층 (412)은 Sn 함유량(content) 또는 대안적으로 Zn 함유량이 잔류 층 (414)에서 보다 더 높은 Sn-풍부 산화물 층 또는 대안적으로 Zn-풍부 산화물 층을 포함할 수 있다. 계면 산화물 층 (412)은 저 컨택 저항을 나타낼 수 있어서 초전도체 테이프 (400)는 전기 전류가 구리 층 (314)를 통하여 주로 보내지는 고장 상태로 진입하거나 또는 고장 상태로부터 빠져나가는 이벤트에서 초전도체 층 (304) 및 구리 층 (314)사이에서 전류를 적절하게 전도하는 것이 가능하다. 사용된 은 합금 및 Sn 또는 Zn의 몰분율, 뿐만 아니라 정확한 고장 상태들에 의존하여 도 4b 또는 4c의 시나리오가 도움이 될 수 있다. 어느 한 경우에, 은 합금 층은 산화 이벤트들을 견디고 수락할만한 전도성 특성들을 유지할 수 있는 더 강건한 재료를 제공한다.In FIG. 4C, there is shown another scenario in which a fault condition occurs for the structure of FIG. 4A and the electric current 406 is conducted in the copper layer 314 and partly in the silver layer. In this example, the resulting elevated temperature during a fault condition is generated from the interface oxide layer 412 in addition to the original silver alloy layer 402, residual layer 414. The interfacial oxide layer 412 may include a Sn-rich oxide layer, alternatively a Zn-rich oxide layer, wherein the Sn content or, alternatively, the Zn content, is higher than in the residual layer 414. [ The interfacial oxide layer 412 may exhibit a low contact resistance so that the superconducting tape 400 can be prevented from reaching the superconductor layer 304 at an event where the electrical current enters or exits the faulted state, ) And the copper layer 314 as shown in Fig. The scenario of Figure 4b or 4c may be helpful, depending on the molar fraction of silver and Sn or Zn used, as well as the exact fault conditions. In either case, the silver alloy layer provides a more robust material that can withstand oxidation events and maintain acceptable conductive properties.

추가 실시예들에서, 초전도체 테이프의 은 합금 층은 은 합금 층내 침전물을 형성하는 합금 원소와 제조된다. 이런 침전물들은 고장 상태 동안에 발생하는 고온 상태들 (>~ 250℃)하에서 은 합금 층의 안정성을 유지하는데 효율적일 수 있다. 특별히 실시예들, 합금 원소는 은과 금속간 화합물(intermetallic compound) - 해당 화합물은 어떤 상태들하에서 침전물들로 분리되는 경향이 있을 수 있다 - 을 형성하는 경향에 기반하여 선택된다. 일 예에서, Au-Zr 합금 층들이 약 25%까지의 Zr 몰 농도에 대하여 형성된다. 도 5는 Ag-Zr 계를 위한 이성분 평형 상 다이어그램(binary equilibri㎛ phase diagram)의 일부를 도시한다. 50% Zr 아래의 몰 농도에 대하여 순수 은 상(silver phase) 및 이성분 AgZr 화합물로 만들어진 두개의 상 영역(phase region)이 존재하는 것으로 도시될 수 있다. 따라서, Zr (<~25%)의 더 적은 농도에서 AgZr 상은 예컨대 은 매트릭스 상의 결정립계(grain boundary) 침전물들내에서 격리된 영역들로 분리되는 것이 예상될 수 있다. 이런 마이크로구조가 형성될 때, AgZr 침전물들은 Ag-Zr 합금 층이 높아진 온도에 종속될 때 매트릭스 상내 은 입자들의 입자 성장(grain growth)을 고정시키는 행동을 한다. 이는 Ag-합금 층을 높아진 온도 아래에서 매끈한 층(smooth layer)으로 유지하는데 도움이 되고 그렇게 함으로써 층의 덩어리로 되는(agglomerate) 경향을 줄인다. In further embodiments, the silver alloy layer of the superconductor tape is made of an alloy element that forms a precipitate in the silver alloy layer. These precipitates can be effective to maintain the stability of the silver alloy layer under the high temperature conditions (> 250 [deg.] C) that occur during the failure state. In particular embodiments, alloying elements are selected based on the tendency to form silver and intermetallic compounds - the compounds may tend to separate into precipitates under certain conditions. In one example, Au-Zr alloy layers are formed for Zr molar concentrations of up to about 25%. Figure 5 shows a portion of a binary equilibrium phase diagram for an Ag-Zr system. For a molar concentration below 50% Zr, a pure silver phase and two phase regions made of a binary AgZr compound may be present. Thus, at lower concentrations of Zr (< 25%), the AgZr phase can be expected to separate into isolated regions, for example, in grain boundary precipitates on a silver matrix. When these microstructures are formed, the AgZr precipitates act to fix the grain growth of the silver particles in the matrix phase when the Ag-Zr alloy layer is subjected to elevated temperatures. This helps to keep the Ag-alloy layer under a raised temperature at a smooth layer and thereby reduces the tendency to agglomerate into a layer.

초전도체 테이프 은 합금 층의 추가 실시예들에서, 합금 원소(alloying element)들이 하지의 초전도체 층의 특성들을 개선시키는데 효율적인 은(silver)에 추가된다. 일부 실시예들에서, Zr 또는 Ta가 금속 합금 층을 형성하기 위해서 약 0.5% 내지 10 %의 몰 농도로 은에 추가된다. 실시예들은 이 상황에 제한되지 않는다. In further embodiments of the alloy layer, the superconducting tape is added to silver, which alloying elements are effective in improving the properties of the underlying superconductor layer. In some embodiments, Zr or Ta is added to silver at a molar concentration of about 0.5% to 10% to form a metal alloy layer. Embodiments are not limited to this situation.

초전도체 테이프의 제조동안에, Zr 또는 Ta을 함유하는 은 합금 층이 처음에 초전도체 층상에 형성될 때, Zr 또는 Ta는 상기에서 언급한 바와 같이 은 매트릭스(silver matrix) 예컨대 금속간 화합물내에서 분산될 수 있다. 초전도체 테이프가 이어서 높아진 온도 - 예컨대 일초 또는 그 이상동안 약 300℃ - 에 종속될 때, Zr 또는 Ta는 적어도 하지의(underlying) 초전도체 층, 예컨대 YBa2Cu3O7 -x (YBCO) 층 부분과 반응할 수 있고, 초전도체 층내 중심들을 고정시키는 플럭스(flux)를 생성하는데 효율적인 침전물 상 예컨대 ZrBaOx 또는 TaBaOx를 형성할 수 있다. 플럭스 피닝(flux pinning)은 초전도체에 전달되는 전기 전류 안쪽에 자기 플럭스 라인에 작용하는 로렌츠 힘(Lorentz force)에도 불구하고 자기 플럭스 라인들이 움직이지 않는 (트랩되고(trapped), 또는 "고정되는(pinned)")현상이다. 플럭스 피닝은 유형 I 초전도체들에서 일어나지 않고 유형 II 초전도체들 예컨대 YBCO에서 일어난다. 특별히, 플럭스 피닝은 예를 들어 불순물들의 입자 경계들로부터 비롯된 결정학상의 결함들(crystallographic defect)이 있을 때 발생한다. 플럭스 피닝은 초전도체 층내 가(pseudo)-전기 저항을 생성할 수 있고 초전도체 층을 비-초전도 상태로 변환하는 임계 전류 밀도 및 임계 필드(critical field)를 하락시킬 수 있는 “플럭스 크리스(flux creep)”을 방지하기 위해 고온 세라믹 초전도체 재료들에서 바람직할 수 있다. 따라서, 다양한 실시예들에서, Zr 또는 Ta를 함유하는 은 합금 층이 300℃ 초과의 온도에 종속될 때, 예를 들어, 고장 이벤트 동안에 또는 은 합금 층의 의도적인 어닐링(annealing) 때문에, 하지의 유형 II 산화물 초전도체의 플럭스 피닝 특성들이 개선될 수 있다.During the fabrication of the superconductor tape, when a silver alloy layer containing Zr or Ta is initially formed on the superconductor layer, Zr or Ta may be dispersed in a silver matrix, such as an intermetallic compound, as mentioned above have. Superconductor tape is then elevated temperature - for example, one seconds or about 300 ℃ for more - when dependent on, Zr or Ta is not at least the (underlying) superconductor layer, for example, YBa 2 Cu 3 O 7 -x ( YBCO) layer portion and And can form an effective precipitate phase, such as ZrBaO x or TaBaO x , to generate a flux that fixes the centers in the superconductor layer. Flux pinning is a phenomenon in which magnetic flux lines are not moving (trapped, or "pinned") despite the Lorentz force acting on the magnetic flux lines inside the electrical current delivered to the superconductor. ) ") Phenomenon. Flux pinning does not occur in Type I superconductors but occurs in Type II superconductors such as YBCO. In particular, flux pinning occurs, for example, when there are crystallographic defects resulting from grain boundaries of impurities. Flux peening is a "flux creep" that can create pseudo-electrical resistance in a superconductor layer and can reduce the critical current density and critical field that convert the superconductor layer to a non-superconducting state. May be desirable in high temperature ceramic superconductor materials. Thus, in various embodiments, when the silver alloy layer containing Zr or Ta is subjected to a temperature above 300 ° C, for example during a failure event or due to intentional annealing of the silver alloy layer, The flux pinning properties of Type II oxide superconductors can be improved.

다른 실시예들에서, 합금 원소 또는 원소들이 구리 층에 추가되고, 해당 합금 원소는 구리 층 입자 성장(grain growth), 거칠게 됨(roughening), 및/또는 응집(agglomeration)을 줄이는데 효율적이다. 효율적인 합금 원소들의 예들은 Sn, Zn 및 구리와 고용체들을 형성하는 다른 원소들; 및 Zr, Ta, 및 침전물 상들을 형성할 수 있는 다른 원소들을 포함한다. 합금 원소의 선택은 합금 원소에 의해 달성되는 구리 층의 희망하는 저항률(resistivity)에 어느 정도는 기초될 수 있다. 예를 들어, 구리와 고용체를 형성하는 원소들의 추가는 순수 구리 층(pure copper layer)들에 대한 비교에서 저항에서의 상대적으로 더 적은 증가로 귀결될 수 있고, 반면에 침전물들을 형성하는 원소들의 추가는 저항에서의 상대적으로 더 큰 증가를 생성할 수 있다. In other embodiments, alloying elements or elements are added to the copper layer, and the alloying elements are effective to reduce copper layer grain growth, roughening, and / or agglomeration. Examples of efficient alloying elements are Sn, Zn and other elements forming copper and solid solutions; And Zr, Ta, and other elements capable of forming precipitate phases. The choice of alloying elements may be based in part on the desired resistivity of the copper layer achieved by the alloying elements. For example, the addition of elements that form copper and solid solutions can result in relatively less increase in resistance in comparison to pure copper layers, while the addition of elements that form precipitates Can produce a relatively larger increase in resistance.

다양한 실시예들에서 합금 원소의 추가는 초전도체 테이프의 초전도체 층 위에 배치된 금속 층(들)내 시트 저항(sheet resistance)에서의 증가 엔지니어링에서 효율적이다. 이는 초전도체 테이프의 단위 길이 당 전압 강하를 증가시키기에 유용하고 그렇게 함으로써 소정의 SCFCL에서 요구된 초전도체 테이프의 길이를 줄인다. 구리/은 이중층 시스템의 구리 층내 합금 원소의 통합은 두가지 방식들에서 시트 저항을 증가시키는데 효율적일 수 있다. 첫번째 상황으로, 구리 상층(overlayer)은 초전도체 층에 접촉하는 은 하층(underlayer)보다 몇배 더 두꺼울 수 있다는 것에 유의하여야 한다. 일부 테이프 구조들에서, 예를 들어, 구리 층은 약 20㎛의 두께를 가질 수 있고 은 층(silver layer)은 1㎛의 두께를 가질 수 있다. 따라서, 순수 구리 및 순수 은이 유사한 저항률을 가지기 때문에, Cu/Ag 스택의 시트 저항은 구리 상층의 시트 저항에 의해 좌우된다. 이를 유의하여, 다양한 실시예들에서 구리 상층의 저항률을 증가시키기 위해 합금 원소 예컨대 Zr가 추가된다. The addition of alloying elements in various embodiments is efficient in increased engineering in sheet resistance in the metal layer (s) disposed on the superconductor layer of the superconductor tape. This is useful for increasing the voltage drop per unit length of the superconductor tape and thereby reducing the length of the superconductor tape required in a given SCFCL. The incorporation of alloying elements in the copper layer of a copper / silver bilayer system can be effective in increasing sheet resistance in two ways. It should be noted that, in the first situation, the copper overlayer may be several times thicker than an underlayer in contact with the superconductor layer. In some tape structures, for example, the copper layer may have a thickness of about 20 micrometers and the silver layer may have a thickness of 1 micrometer. Therefore, the sheet resistance of the Cu / Ag stack depends on the sheet resistance of the copper upper layer, since pure copper and pure silver have similar resistivities. With this in mind, alloying elements such as Zr are added to increase the resistivity of the upper copper layer in various embodiments.

두번째로, 어떤 원소들 예컨대 Zr과 함께 합금될 때 구리 상층에 첨가되는 응집 또는 다른 원치않는 층 변화들에 대해 증가된 저항 때문에, 추가 실시예들에서 초전도체 테이프내 구리의 전체 층 두께는 축소될 수 있다. 예를 들어 일부 실시예들에서 10 마이크로미터 두께를 갖는 구리 합금이 초전도체 테이프내 고장 전류를 전도하게 위해 상층으로 사용될 수 있다. 몇몇의 퍼센트에서 약 20 퍼센트까지와 같은 적절한 Zr의 양의 추가로, 20 마이크로미터 두께 순수 구리 필름과 같이 더 두꺼운 층을 거칠게 하는데 효율적인 고온 상태들하에서 10 마이크로미터 두께 구리 합금 층이 응집 또는 거칠게 하는 것에 견딜 수 있다. Secondly, due to the increased resistance to agglomeration or other undesirable layer changes added to the upper copper layer when alloying with certain elements such as Zr, the overall layer thickness of copper in the superconductor tape in further embodiments can be reduced have. For example, in some embodiments, a copper alloy having a thickness of 10 micrometers may be used as the top layer to conduct the fault current in the superconductor tape. A 10 micrometer thick copper alloy layer undergoes aggregation or roughening under high temperature conditions that are effective to roug a thicker layer, such as a 20 micrometer thick pure copper film, in addition to an appropriate amount of Zr, such as from about 10 percent to about 20 percent. It can withstand.

다양한 추가의 실시예들에서 구리/은 이중층 시스템은 구리 합금 및 은 합금 둘 모두로 구성된다. 각각의 층의 합금 원소들은 희망하는 조합의 코팅 특성들을 최적화하기 위해 조정될 수 있다. 일부 실시예들에서 하나 초과의 원소가 개별 구리 또는 은 층에 추가될 수 있다. 예를 들어, 합금 원소 예컨대 주석이 계면에서의 전도성을 최적화하기 위해 추가될 수 있지만 지르코늄이 하지의 초전도체 층내에 플럭스 피닝을 개선시키 위해 추가된다. In various further embodiments, the copper / silver bilayer system is comprised of both a copper alloy and a silver alloy. The alloying elements of each layer can be adjusted to optimize the desired combination of coating properties. In some embodiments, more than one element may be added to an individual copper or silver layer. For example, zirconium is added to improve flux pinning in the underlying superconductor layer, although alloying elements such as tin may be added to optimize conductivity at the interface.

요약하여, 본 실시예들은 고장 상태들 동안에 성능 저하에 대한 내성을 포함하여 개선된 테이프 특성들을 위한 단일 층 또는 다층 금속 합금 코팅과 함께 구성된 초전도체 테이프를 제공한다. 일부 실시예들에서 금속 합금 코팅은 추가의 성능 장점들 예컨대 단위 테이프 길이당 증가된 전압 강하 및 하지의 초전도체 층내 개선된 플럭스 피닝(flux pinning)을 제공한다. 본 실시예들의 초전도체 테이프들은 통상의 초전도 테이프들에서 금속 코팅들을 제조하기 위한 그런 기술들을 포함하여 다양한 기술들을 이용하여 제조될 수 있다. In summary, these embodiments provide a superconducting tape constructed with a single layer or multilayer metal alloy coating for improved tape properties, including resistance to degradation during failure conditions. In some embodiments, the metal alloy coating provides additional performance advantages, such as increased voltage drop per unit tape length and improved flux pinning in the superconductor layer of the base. The superconductor tapes of the present embodiments can be made using a variety of techniques including those techniques for making metal coatings on conventional superconducting tapes.

본 발명은 본 명세서에 기술된 특정 실시예에 의해 그 범위가 제한되지 않는다. 오히려, 본 명세서에 기술된 이러한 실시예들에 더하여, 본 발명의 다른 다양한 실시예들 및 이에 대한 변형들이 당업자들에게 전술한 설명 및 첨부된 도면들로부터 명백해질 것이다. 그러므로, 그러한 다른 실시예들 및 변형예들은 본 발명의 개시의 범위 내에 해당되도록 의도된다. 또한, 본 발명이 본 명세서에서 특정 목적을 위한 특정 환경에서의 특정 구현의 맥락에서 기술되었으나, 당업자들은 본 발명의 유용성이 그에 한정되지 한고, 본 발명이 임의의 수의 목적들을 위한 임의의 수의 환경들 내에서 유익하게 구현될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 이하에서 제시되는 청구항들은 본 명세서에 기술된 바와 같은 본 발명의 완전한 효과와 사상의 관점에서 이해되어야 할 것이다. The invention is not to be limited in scope by the specific embodiments described herein. Rather, in addition to those embodiments described herein, various other embodiments of the invention and modifications thereto will be apparent to those skilled in the art from the foregoing description and the accompanying drawings. Therefore, such other embodiments and modifications are intended to fall within the scope of the disclosure of the present invention. Furthermore, although the present invention has been described herein in the context of a particular implementation in a particular environment for a particular purpose, those skilled in the art will readily appreciate that the utility of the invention is not so limited, &Lt; / RTI &gt; may be beneficially implemented within the environment. Accordingly, the claims set forth below should be understood in terms of the full effect and idea of the invention as described herein.

Claims (15)

초전도체 테이프에 있어서,
복수개의 층들을 포함하는 기판;
상기 기판 위에 배치된 배향된 초전도체 층(oriented superconductor layer); 및
상기 초전도체 층 위에 배치된 합금 코팅으로서, 상기 합금 코팅은 하나 이상의 금속 층들을 포함하고 적어도 하나의 금속 층은 금속 합금을 포함하는, 상기 합금 코팅을 포함하는, 초전도체 테이프.
In a superconductor tape,
A substrate comprising a plurality of layers;
An oriented superconductor layer disposed on the substrate; And
An alloy coating disposed over the superconductor layer, wherein the alloy coating comprises one or more metal layers and the at least one metal layer comprises a metal alloy.
청구항 1에 있어서, 상기 초전도체 층은 RBa2Cu3O7 - x 를 포함하되, R은 희토류 원소인, 초전도체 테이프.The superconductor tape according to claim 1, wherein the superconductor layer comprises RBa 2 Cu 3 O 7 - x , wherein R is a rare earth element. 청구항 1에 있어서, 상기 합금 코팅은 구리 층/은 층(silver layer) 이중층 구조(bilayer structure)를 포함하는, 초전도체 테이프. The superconductor tape of claim 1, wherein the alloy coating comprises a copper layer / silver layer bilayer structure. 청구항 3에 있어서, 상기 구리 층은 Cu 합금을 포함하고 10 ㎛ 또는 그 미만의 두께를 갖는, 초전도체 테이프.4. The superconductor tape according to claim 3, wherein the copper layer comprises a Cu alloy and has a thickness of 10 [mu] m or less. 청구항 3에 있어서, 상기 은 층(silver layer)은 Ag 합금을 포함하는, 초전도체 테이프.4. The superconductor tape according to claim 3, wherein the silver layer comprises an Ag alloy. 청구항 4에 있어서, 상기 구리 합금은 구리 및 지르코늄, 구리 및 주석, 또는 구리 및 아연의 혼합물(mixture)을 포함하는, 초전도체 테이프. 5. The superconductor tape according to claim 4, wherein the copper alloy comprises a mixture of copper and zirconium, copper and tin, or copper and zinc. 청구항 6에 있어서, 10 %이하의 지르코늄의 몰분율을 갖는 지르코늄 및 구리의 혼합물을 포함하는, 초전도체 테이프. 7. The superconductor tape of claim 6 comprising a mixture of zirconium and copper having a mole fraction of zirconium of 10% or less. 청구항 5에 있어서, 상기 Ag 합금은 Zr 또는 Ta을 포함하고, 상기 Zr 또는 Ta는 0.5 과 10.0 % 사이의 몰분율을 갖는, 초전도체 테이프.The superconductor tape according to claim 5, wherein the Ag alloy comprises Zr or Ta, and the Zr or Ta has a molar fraction between 0.5 and 10.0%. 청구항 8에 있어서, 상기 초전도체 층은
RBa2Cu3O7 -x를 포함하되, R은 희토류 원소이고; 상기 Ag 합금은 상기 초전도체 테이프가 약 일초 또는 그 이상동안 300℃ 이상으로 가열될 때 Zr-함유 산화물 침전물들 또는 Ta-함유 산화물 침전물들을 생성하는데 효율적인, 초전도체 테이프.
9. The device of claim 8, wherein the superconductor layer
RBa 2 Cu 3 O 7 -x , wherein R is a rare earth element; Wherein the Ag alloy is effective to produce Zr-containing oxide precipitates or Ta-containing oxide precipitates when the superconducting tape is heated to 300 DEG C or higher for about one second or more.
청구항 5에 있어서, 상기 Ag 합금은 Sn 또는 Zn을 포함하고, 상기 Sn 또는 Zn는 0.5 과 30 % 사이의 몰분율을 갖는, 초전도체 테이프. The superconductor tape according to claim 5, wherein the Ag alloy comprises Sn or Zn, and the Sn or Zn has a molar fraction between 0.5 and 30%. 초전도체 테이프를 형성하기 위한 방법에 있어서,
테이프 기판 위에 배향된 초전도체 재료를 포함하는 초전도체 층을 형성하는 단계로서, 상기 테이프 기판 및 초전도체 재료는 그것들사이에 제 1 계면(interface)을 정의하는, 상기 초전도체 층을 형성하는 단계; 및
상기 초전도체 층 위에 합금 코팅을 형성하는 단계로서, 상기 합금 코팅 및 초전도체 층은 상기 제 1 계면에 반대쪽에 제 2 계면을 정의하고, 상기 합금 코팅은 하나 이상의 금속 층들을 포함하고 적어도 하나의 금속 층은 금속 합금을 포함하는, 상기 합금 코팅을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
A method for forming a superconductor tape,
Forming a superconductor layer comprising a superconductor material oriented on a tape substrate, said tape substrate and superconductor material defining a first interface therebetween; forming said superconductor layer; And
Forming an alloy coating on the superconductor layer, the alloy coating and the superconductor layer defining a second interface opposite the first interface, the alloy coating comprising one or more metal layers and the at least one metal layer &Lt; / RTI &gt; wherein the metal alloy comprises a metal alloy.
청구항 11에 있어서, 상기 합금 코팅을 형성하는 단계는
상기 초전도체 층 위에 은 층(silver layer)을 형성하는 단계; 및
상기 은 층 위에 구리 층을 형성하는 단계로서, 상기 은 층은 상기 구리 층과 초전도체 층사이에 배치되는, 상기 구리 층을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
12. The method of claim 11, wherein forming the alloy coating comprises:
Forming a silver layer on the superconductor layer; And
Forming a copper layer over the silver layer, wherein the silver layer is disposed between the copper layer and the superconductor layer.
청구항 11에 있어서, 상기 초전도체 층은 RBa2Cu3O7 - x 를 포함하되, R은 희토류 원소인, 방법.The method according to claim 11, wherein the superconductor layer is RBa 2 Cu 3 O 7 - including but x, R is a rare earth element, the method. 청구항 11에 있어서, 상기 초전도체 층을 형성하는 단계는 구리 산화물계 초전도체를 포함하는 유형 II 초전도체를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 방법은 상기 초전도체 층과 접촉하는 합금 코팅의 금속 합금 층을 제공하는 단계를 더 포함하고, 상기 금속 합금 층내 합금 원소는 상기 초전도체 테이프가 일초 또는 그 이상동안 300℃로 가열될 때 상기 초전도체 층에 산화물 침전물을 형성하도록 반응하기에 효율적인, 방법. 13. The method of claim 11, wherein forming the superconductor layer comprises forming a Type II superconductor comprising a copper oxide based superconductor, the method comprising: providing a metal alloy layer of an alloy coating in contact with the superconductor layer; Wherein the alloy element in the metal alloy layer is efficient to react to form an oxide precipitate in the superconductor layer when the superconductor tape is heated to 300 占 폚 for one second or more. 청구항 11에 있어서, Cu 합금으로서 상기 구리 층을 형성하는 단계 및 Ag 합금으로서 상기 은 층을 형성하는 단계를 포함하는, 방법. 12. The method of claim 11 comprising forming the copper layer as a Cu alloy and forming the silver layer as an Ag alloy.
KR1020167008055A 2013-08-29 2014-08-12 High temperature superconductor tape with alloy metal coating KR20160048903A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/013,313 2013-08-29
US14/013,313 US9911910B2 (en) 2013-08-29 2013-08-29 High temperature superconductor tape with alloy metal coating
PCT/US2014/050686 WO2015031040A1 (en) 2013-08-29 2014-08-12 High temperature superconductor tape with alloy metal coating

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160048903A true KR20160048903A (en) 2016-05-04

Family

ID=52584050

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167008055A KR20160048903A (en) 2013-08-29 2014-08-12 High temperature superconductor tape with alloy metal coating

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9911910B2 (en)
JP (1) JP6420346B2 (en)
KR (1) KR20160048903A (en)
CN (2) CN105556621B (en)
TW (2) TWI621289B (en)
WO (1) WO2015031040A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020086998A1 (en) * 2018-10-25 2020-04-30 University Of Houston System Highly-textured thin films
CN109972182A (en) * 2019-05-16 2019-07-05 苏州新材料研究所有限公司 The roll-to-roll continuous surface treatment process of superconducting tape and equipment

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5039478A (en) * 1989-07-26 1991-08-13 Olin Corporation Copper alloys having improved softening resistance and a method of manufacture thereof
JPH09115355A (en) 1995-10-20 1997-05-02 Hitachi Cable Ltd Oxide superconducting composite material and its manufacture
JP3623868B2 (en) 1996-03-11 2005-02-23 同和鉱業株式会社 High durability oxide superconductor and manufacturing method thereof
US20040266628A1 (en) * 2003-06-27 2004-12-30 Superpower, Inc. Novel superconducting articles, and methods for forming and using same
US7674751B2 (en) * 2006-01-10 2010-03-09 American Superconductor Corporation Fabrication of sealed high temperature superconductor wires
WO2008118127A1 (en) * 2006-07-21 2008-10-02 American Superconductor Corporation Low resistance splice for high temperature superconductor wires
US7893006B2 (en) * 2007-03-23 2011-02-22 American Superconductor Corporation Systems and methods for solution-based deposition of metallic cap layers for high temperature superconductor wires
WO2009022484A1 (en) * 2007-08-14 2009-02-19 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Superconductive tape and method of manufacturing the same
JP5558794B2 (en) 2009-11-30 2014-07-23 株式会社東芝 Superconducting wire and superconducting coil using the same
JP2013134856A (en) 2011-12-26 2013-07-08 Fujikura Ltd Oxide superconducting wire material and method for manufacturing the same

Also Published As

Publication number Publication date
CN105556621B (en) 2018-03-30
TW201526318A (en) 2015-07-01
CN105556621A (en) 2016-05-04
CN108365082A (en) 2018-08-03
JP6420346B2 (en) 2018-11-07
TW201813142A (en) 2018-04-01
TWI666795B (en) 2019-07-21
US20150065351A1 (en) 2015-03-05
WO2015031040A1 (en) 2015-03-05
US9911910B2 (en) 2018-03-06
JP2016531408A (en) 2016-10-06
TWI621289B (en) 2018-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101968074B1 (en) Structure to reduce electroplated stabilizer content
US7879763B2 (en) Superconducting article and method of making
EP2245638B1 (en) Method of forming an hts article
JP5154953B2 (en) Superconducting articles with low density characteristics
KR20100106486A (en) Fault current limiter incorporating a superconducting article
US6762673B1 (en) Current limiting composite material
JP6420346B2 (en) Superconducting tape and method of forming the same
US20130040820A1 (en) Fault current limiter incorporating a superconducting article and a heat sink
JP2016531408A5 (en)
EP3673494B1 (en) Field coil with exfoliated tape
JP2014022228A (en) Oxide superconductive conductor and production method of oxide superconductive conductor, and superconduction device using the same

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right